Es ist im Groove

In dieser Leserplattform betont Ihr Autor, dass das Seil eine U-Nut bevorzugt.

Ob beim Baseball, wenn ein Hitter „im Groove“ ist und den Ball zu zerquetschen scheint, oder ein Golfer, der seinen „Putting-Groove“ hat und jeden Putt ablässt, im Groove zu sein ist der Ort, an dem man sich gerne aufhält. Wenn es um Seile geht, hat diese Aussage einige Qualifikationen. Ein Seil bevorzugt nicht nur eine U-Nut, sondern bevorzugt eine vollrunde U-Nut mit einem 6% größeren Radius als der Nenndurchmesser des Seils. Wenn dies nicht der Fall ist, können wir beginnen, die Quetschung des Seils anstelle des Balls zu berechnen und die Entwässerung der Lebensdauer des Seils anstelle der Putts. Die Auswirkungen aggressiverer Nuten, wie V-Nuten und unterschnittener U-Nuten, sind nicht unbekannt, und man sollte die Auswirkungen – sowohl die Vorteile als auch die Kosten – der Verwendung dieser aggressiven Nuttypen verstehen. Bevor wir Berechnungen besprechen können, schauen wir uns zunächst einige der verschiedenen heute verwendeten Rillentypen und die Gründe für ihre Verwendung an.

Da der Raum immer teurer wird, wurden Anstrengungen unternommen, weniger davon mit Aufzugsmaschinenräumen zu verbrauchen, was durch die Anzahl der heute verwendeten maschinenraumlosen Aufzüge (MRL) belegt wird. Dieser Wunsch, weniger Platz einzunehmen, hat zu kleineren Maschinen geführt, die Platz freigeben, aber nicht ohne Kosten. Wenn man den Drehmomentbedarf einer großen Maschine (der direkt mit dem Energieverbrauch korreliert werden kann) im Vergleich zu dem einer kleineren Maschine untersucht, ist leicht zu erkennen, dass die kleinere Maschine weniger Drehmoment und damit weniger Energieverbrauch benötigt, was positiv ist, aber , wieder nicht ohne Kosten.

Zur Untersuchung des Drehmoments ist die „Maschinengröße“ gleich der „Traktionsscheibengröße“. Die grundlegende Definition von Drehmoment ist „" in welchem  = Drehmoment, r = Radius, F = Kraft und  = der Winkel zwischen F und dem sogenannten „Momentenarm“. Bei einem Traktionsaufzug kann man berücksichtigen  gleich 90° sein und da der , Wir können sagen , oder benötigtes Drehmoment, ist gleich dem Radius der Treibscheibe mal der erforderlichen Kraft. Daraus ist ersichtlich, dass mit kleiner werdendem Radius der Drehmomentbedarf sinkt. Dies ist positiv in Bezug auf die Größe des Motors, aber was hat dies mit der Traktion des Systems bewirkt? Bei einer kleineren Seilscheibe und damit verringertem Kontaktbogen zwischen Seil und Seilscheibe und der Notwendigkeit, die gleiche verfügbare Zugkraft zu erreichen, muss der Druck zwischen Seil und Seilscheibe, dh der Rillendruck, erhöht werden. Dies kann durch Hinterschneiden der U-Nut oder durch Verwendung einer V-Nut erfolgen. Das Hinterschneiden der U-Nut oder die Verwendung einer V-Nut hat den praktischen Effekt, dass das Seil nicht mehr vollständig in der U-Nut abgestützt wird und weniger Kontaktfläche des Seils mit der Scheibe besteht. Wenn wir die gleichen Lasten auf eine kleinere Fläche verteilt haben, ist leicht zu erkennen, wie der „Nutdruck“ selbst erhöht würde.

Nachdem wir einige Gründe für den Wunsch oder die Notwendigkeit dieser aggressiveren Rillen verstanden haben, können wir uns nun einige Methoden zur Berechnung der Anzahl von Biegungen ansehen, die mit den verschiedenen Rillentypen zu erwarten sind, sowie eine Methode zur Gleichsetzung von eins Biegung einer „aggressiven“ Nut zu einer vollrunden U-Nut. Sobald dies erledigt ist, können wir die Kostenseite der Gleichung bewerten, um zu sehen, ob der Nutzen die Kosten wert ist, oder zumindest verstehen, was unsere Erwartungen sein sollten.

Schauen wir uns zunächst die Standardgleichung an, die von vielen in der Branche verwendet wird. Sie wird allgemein als "Feyrer's Lifetime Equation" bezeichnet, die von Professor Klaus Feyrer von der Universität Stuttgart in Stuttgart entwickelt wurde. Unten ist die Grundgleichung, um die Anzahl der zu erwartenden einfachen Biegungen zu bestimmen:

Bei der Verwendung der Feyrer-Gleichungen müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt werden, die hier jedoch nicht weiter erörtert werden. Stattdessen konzentrieren wir uns auf einen Faktor, den Feyrer als „Ausdauerfaktor“ bezeichnet, bekannt als  und relevant für die Rollenrille. Diese Dauerfestigkeitsfaktoren sind Faktoren, die, wenn sie mit der berechneten Anzahl von Biegungen aus der Lebensdauergleichung von Feyrer multipliziert werden, eine korrigierte Anzahl von erwarteten Biegungen ergeben.

 ist der Faktor, der den Einfluss des Rillendesigns auf die Lebensdauer des Seils beschreibt. Wie oben erwähnt, wird ein Seil bevorzugt in einer Nut betrieben, deren Radius 6% größer ist als der Nenndurchmesser des Hubseils. Dies zeigt sich, wenn man sich die Faktoren für die verschiedenen Größen von Standard-U-Nuten ansieht.

Die folgende Tabelle zeigt die Faktoren für solche Rillen.

Wenn wir das untersuchen  Faktor für eine Rille, die 6% größer als das Nennseil ist, , wir werden sehen, dass der Wert für  ist 1.0. Um es anders zu betrachten, wenn man die erwartete Lebensdauer in einer gegebenen Installation mit 1,000,000 (1 Million) Biegungen berechnet hat, um die  Faktor, würde man einfach die berechnete Anzahl von Biegungen mit dem Faktor multiplizieren, um die „korrigierte Anzahl von Biegungen“ zu erhalten, dh 1,000,000 x 1.0 = 1,000,000. Wir sehen, dass die Basis für den Nutfaktor die 6% größere, vollrunde U-Nut ist. Wenn dieselbe gegebene Installation eine Nut hätte, die beispielsweise 10 % größer ist, würde die Lebensdauer verringert. Obwohl es sich immer noch um eine vollrunde U-Nut handelt, wird das Seil nicht so unterstützt, wie es sein sollte, und die korrigierte Anzahl von Biegungen würde 1,000,000 x 0.79 = 790,000 Biegungen betragen. Obwohl nicht Teil der Rundrillenfaktoren, die im Rahmen der Feyrer-Forschung bereitgestellt wurden, und die Tatsache, dass die meisten Seile etwas größer als ihr Nennwert hergestellt werden, wird angenommen, dass sie weniger als 6% über dem Nennseildurchmesser liegen wirkt sich auch negativ auf die Seillebensdauer aus.

Bleiben wir bei der gleichen gegebenen Installation mit 1,000,000 berechneten Biegungen, lassen Sie uns den Nuttyp in einen Hinterschnitt ändern. Dies kann, wie bereits erwähnt, aufgrund des Traktionsbedarfs erforderlich sein. Die Faktoren für diese Rillengeometrie wurden von 75° bis 105° in Schritten von 5° entwickelt, wie unten gezeigt.

Durch die gleiche Berechnung wie zuvor, jedoch mit einer 90° hinterschnittenen U-Nut, erhält man folgendes Ergebnis: 1,000,000 x 0.20 = 200,000 bzw. eine 80%ige Reduzierung der Seillebensdauer gegenüber einer runden U-Nut. In manchen Fällen ist es aufgrund der Traktionsanforderungen notwendig, bis zu einem 105° Hinterschnitt zu gehen. In diesen Fällen würde man 1,000,000 x 0.066 = 66,000 Fahrten oder eine Reduzierung der Seillebensdauer um 93 % berechnen.

Die letzte Nut, die wir uns ansehen werden, ist die V-Nut. Dieser Rillentyp hat den Vorteil, dass er im Neuzustand oder wenn er ausreichend gehärtet ist, um einen Verlust seiner Form zu verhindern, die maximale Traktion erzeugt, aber auch die damit verbundenen größten Kosten. Wenn die Zugkraft mit einer 45°-Öffnung erreicht werden kann, betragen die Kosten „nur“ 75% der Seillebensdauer, aber wenn wir bis zum Extrem von 35° V gehen würden, würden wir rechnen (wiederum mit der gleichen Vorgabe installieren) 1,000,000 x 0.054 = 54,000 Biegungen oder eine Reduzierung der Lebensdauer um 94.6%.

Eine andere Methode, um die Auswirkungen von Rillenprofilen oder -formen auf die Lebensdauer des Seils zu untersuchen, besteht darin, die Anzahl der Biegungen einer aggressiven Nut, Hinterschneidung oder V, mit der Anzahl von Biegungen gleichzusetzen, die erforderlich wären, um den gleichen „Schaden“ zu verursachen. wenn das Biegen auf einer vollrunden U-Nut oder „äquivalenten Seilscheiben“ stattfindet. Laut Lubomir Janovsky kann man ein System bewerten, indem man die Anzahl der äquivalenten Biegungen berechnet, wenn das Profil wieder 6% größer ist als eine nominale vollrunde U-Nut.

Die folgende Gleichung kann verwendet werden, um die äquivalente Anzahl von Scheiben zu berechnen: . Der Wert für  kann aus der unten stehenden Tabelle ausgewählt werden. Betrachten wir zum Beispiel die letzte V-Nut, die in den oben genannten Lebensdauerfaktoren berücksichtigt wurde, 35°, würden wir 18.5 als Wert für wählen .

Das  ist die Beziehung zwischen der Treibscheibe und der durchschnittlichen Umlenkscheibe. Die  ist die Anzahl der Deflektoren mit einfachen Biegungen, und die  ist die Anzahl der Deflektoren mit Rückwärtskrümmungen. Diese Methode wird leicht mit einem Beispiel gezeigt, das das einfache System unten verwendet.                                 

Betrachten Sie die folgenden Variablen:

Traktionsscheibe ist 24 Zoll runde U-Nut

Die Umlenkrolle ist 20 Zoll. da wir einer äquivalenten runden U-Nut gleichsetzen.

  Die Treibscheibe ist 24 Zoll. 

Nur eine Umlenkrolle, so dass keine Mittelwertbildung erforderlich ist. Gäbe es mehrere Umlenkrollen mit unterschiedlichen Durchmessern, würde man einfach den Durchschnitt als

 . Es gibt nur einen Deflektor mit einer einfachen Biegung

      . Es gibt keine Deflektoren mit Rückwärtsbiegungen.

Setzen wir diese Werte in den entsprechenden Teil der Gleichung ein, ergibt die Berechnung ein Ergebnis von 3.074 äquivalenten Scheiben. Man könnte fragen: „Wenn Antriebsscheibe und Abweiser beide runde U-Nuten sind, warum war das Ergebnis dann nicht 2?“ Der Grund dafür ist, dass die Umlenkrolle kleiner oder enger ist, mit einer Biegung, die am Umlenker stattfindet. Das sieht man in der Portion der Berechnung und kann sehen, dass das Verhältnis der großen Traktion zu dem kleineren Deflektor 1.074 zusätzliche Kurven ergibt, wenn die Kurven auf der größeren Treibscheibe berücksichtigt werden. Hätte der Deflektor den gleichen Durchmesser wie der Antrieb, wäre dies der Fall gewesen.

Betrachten wir nun die gleiche Installation mit dem gleichen 24-Zoll. Durchmesser Treibscheibe und 20-in. Abweiser, jedoch mit 105° Hinterschnitt der Treibscheibe.

Aus der Tabelle links hat eine 105° hinterschnittene U-Nut a . Eine andere Möglichkeit, sich dies vorzustellen, besteht darin, zu betrachten, dass eine Fahrt durch eine 105° hinterschnittene U-Nut 15.2 Fahrten durch eine runde U-Nut entspricht.

Die Rechnung ergibt nun:

Also, was würde man sich ansehen und sagen, es hat eindeutig nur zwei Biegungen im System? Aufgrund der Rillengeometrie entspricht die kleinere Umlenkrolle einem System mit umlaufenden U-Nuten, bestehend aus Treibscheibe und 16 zusätzlichen Umlenkscheiben, für insgesamt knapp über 17 äquivalente Kurven pro Fahrt wie oben dargestellt .

Schließlich spiegeln beide Methoden die angehäufte Beschädigung des Seils oder anders ausgedrückt die Reduzierung der Lebensdauer durch diese aggressiven Rillen wider. Vergleichen wir die Faktoren der beiden unterschiedlichen Berechnungsmethoden für die Wirkung der Rillen auf das Seil, so würden wir feststellen, dass sie grundsätzlich übereinstimmen. Einfach den Feyrer multiplizieren  Faktor um die entsprechende äquivalente Scheibe für ein gegebenes Rillenprofil, und die Ergebnisse ergeben 1. Siehe Tabelle 1.

Tabelle 1

Bedeutet dies, dass man die verschiedenen V-Nuten oder hinterschnittenen U-Nuten in ihrem System nicht verwenden sollte? Das ist nicht der Sinn dieser Informationen. Der springende Punkt ist, dass bei der Entscheidung, wie ein System gestaltet werden soll und was von einer gegebenen Konfiguration erwartet werden kann und sollte, viele Dinge zu beachten sind. Wenn der Vorteil von mehr Platz im Gebäude die zusätzlichen Betriebskosten oder die Reduzierung des Energieverbrauchs den zusätzlichen Wartungsaufwand überwiegt, dann war die Entscheidung aus dem richtigen Grund getroffen. Es gibt noch eine letzte Sache zu verstehen, wenn man sich die Wirkung ansieht, die die Rille auf die Seile hat, nämlich, dass nicht alle Seile gleich sind. Dies kann besser gesagt werden, dass nicht alle Seiltypen gleich sind.

When thinking back to the large D-to-d machines, where the ropes were running in a full-round U-groove, standard 8x19 ropes performed well and lifetime was not an issue. With today’s 40:1 ratios of traction sheaves to rope diameter, combined with the higher pressures generated from the aggressive groove, our only recourse is to use a high-performance (HP) rope design. These would be an independent wire rope core (IWRC) or a parallel wire rope core (PWRC). Both HP designs are produced in full steel as well as mixed-core, meaning the core is either a combination of steel and polypropylene, or steel and sisal. When it comes to the selection of which HP rope to use, there are a few points to keep in mind. First, there is not a single design that is appropriate for all installations. Both IWRC and PWRC ropes have their unique advantages and disadvantages. Understanding this will aid in selecting the best rope for a particular installation. Secondly, no rope, even a high-performance rope, is going to reverse the effects smaller sheaves and aggressive grooves have on the lifetime of a rope. What it can do is provide “better” results or “better” lifetime than that of a standard 8x19 rope, if the proper HP rope is selected. When one looks at the slightly higher cost of an HP rope versus the cost of changing the less-expensive 8x19 — multiple times, in some cases — it’s not hard to see the benefit of the higher-performance ropes.

Wenn wir die Kosten im Vergleich zum Nutzen verstehen, können wir uns auf unsere Entscheidung verlassen. Ob bei der Instandhaltungsplanung, Betriebskostenkalkulation oder – im besten Fall – schon im Vorfeld zu spezifizieren, was gewünscht wird, um die beste Entscheidung zu treffen, es gilt das alte Sprichwort: „Wissen ist Macht“. Zu wissen, was Sie haben, was Sie bekommen oder was Sie bieten, sollte das Ziel für alle sein.